專研古代中國史,出版《周代城邦》、《編戶齊民》、《古代社會與國家》等專著。其他論述如提倡生命醫療史而有《從眉壽到長生》,研究物怪而著《物怪故事解》,探索何謂中國而作《中國是怎麼形成的》。
1990年開始提倡新的歷史研究,與同儕創辦《新史學》,主張開發新課題,拓展新領域,相關討論集為《新史學之路》。他的新史學思想分為兩個階段,第一階段增添歷史研究的內容,以下層人民補上層菁英,以社會文化補政治經濟。第二階段超越中國疆界的歷史研究,倡議同心圓史觀,建構臺灣、中國、亞洲與世界的歷史視野。杜正勝對當前臺灣社會、政治與文化亦多所論述。